第二章 ARM技术概述及其发展ppt课件.ppt

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1、嵌入式系统——基于MagicARM2410第二章ARM技术概述及其发展2.1计算机体系结构分类2.2ARM简介2.3ARM版本及系列2.4ARM处理器结构及其技术2.1计算机体系结构分类两种典型的结构：冯·诺依曼结构哈佛体系结构冯·诺依曼结构冯·诺依曼机：将数据和指令都存储在存储器中的计算机。计算机系统由一个中央处理单元（CPU）和一个存储器组成。存储器拥有数据和指令，并且可以根据所给的地址对它进行读或写。（取指令和对数据的读写不能同时进行）哈佛体系结构哈佛机：为数据和程序提供了各自独立的存储器。程序计数器指向程序存储器而不指向数据存储器。独立的程序存储器和数据存储器为数字信号处理提供了较高的

2、性能。可以保证程序和数据并行地进行操作。哈佛体系结构ARM 7使用冯·诺依曼体系结构。ARM9及其后续系列使用哈佛体系结构。2.2ARM简介ARM是AdvancedRISCMachines的缩写，它是一家微处理器行业的知名企业，该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器。1985年第一个ARM原型在英国剑桥诞生。公司的特点是只设计芯片，而不生产。它提供ARM技术知识产权（IP）核，将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，并提供服务。精简指令集CISC:复杂指令集2.2ARM简介ARM既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字

3、。基于ARM技术的微处理器应用占据了32位嵌入式微处理器大部分的市场份额。全球80%的GSM/3G手机、99%的CDMA手机以及绝大多数PDA产品均采用ARM体系的嵌入式处理器。“掌上计算”相关的所有领域皆为其所主宰。ARM处理器的三大特点：耗电少功能强、16位/32位双指令集、众多合作伙伴。2.2ARM简介将技术授权给其它芯片厂商形成各具特色的ARM芯片...2.3ARM版本及系列ARM体系结构从最初开发到现在有了很大的改进，并仍在完善和发展。为了清楚地表达每个ARM应用实例所使用的指令集，ARM公司定义了6种主要的ARM指令集体系结构版本，以版本号V1～V6表示。ARM版本Ⅰ：V1版架构该

4、版架构只在原型机ARM1出现过，只有26位的寻址空间，没有用于商业产品。其基本性能有:基本的数据处理指令（无乘法）；基于字节、半字和字的Load/Store指令;转移指令，包括子程序调用及链接指令；供操作系统使用的，完成系统调用的软件中断指令SWI；寻址空间：64MB（226）。ARM版本Ⅱ：V2版架构该版架构对V1版进行了扩展，例如ARM2和ARM3（V2a）架构。版本2a是版本2的变种，ARM3芯片采用了版本2a，同样为26位寻址空间，但包含了对32位结果的乘法指令和协处理器的支持。V2版架构与版本V1相比，增加了以下功能：乘和乘加指令；支持协处理器操作指令；快速中断模式FIQ；SWP/S

5、WPB的最基本存储器与寄存器交换指令;ARM版本Ⅲ：V3版架构V3版架构对ARM体系结构作了较大改动：寻址空间增至32位（4GB）；当前程序状态信息从原来的R15寄存器移到当前程序状态寄存器CPSR中（CurrentProgramStatusRegister）;增加了程序状态保存寄存器SPSR（SavedProgramStatusRegister），SPSR用于在程序异常中断时保存被中断的程序状态；增加了两种异常模式，使操作系统代码可以方便地使用数据访问中止异常、指令预取中止异常和未定义指令异常；针对新增的CPSR/SPSR寄存器，增加了MRS/MSR指令；增加了从异常处理返回的指令功能。AR

6、M版本Ⅳ：V4版架构不再为了与以前的版本兼容而支持26位体系结构，并明确了哪些指令会引起未定义指令异常发生，V4版架构在V3版上作了进一步扩充，V4版架构是目前应用最广的ARM体系结构，ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该架构。指令集中增加了以下功能：符号化、非符号化、半字及符号化字节的Load/Store指令；增加了16位Thumb指令集；完善了软件中断SWI指令的功能；增加了处理器的特权模式。在该模式下，使用的是用户模式下的寄存器。ARM版本Ⅴ：V5版架构V5版架构是在V4版基础上增加了一些新的指令，ARM10和Xscale都采用该版架构。这些新增命令有：带有链接和交换

7、的转移BLX指令；前导零计数CLZ指令；BRK中断指令；增加了数字信号处理指令（V5TE版）；为协处理器增加更多可选择的指令；改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率；ARM版本Ⅵ：V6版架构V6版架构是2001年发布的，首先在2002年春季发布的ARM11处理器中使用。新架构v6在降低耗电量的同时还强化了图形处理性能。通过追加有效进行多媒体处理的SIMD功能，将语音及图像的处理功能提高到了原机